负压缩性材料作为一种新兴力学超材料,因其反常的力学响应特性,在航空航天、深海探测、高灵敏传感器、智能材料和生物医药等领域具有极为广阔的应用前景。所谓负压缩性是指材料或结构在受到静水压力作用时,会在受力方向上产生一个或多个方向的反向膨胀现象。目前,国内外针对负压缩性材料领域的相关研究均处于初级阶段,已发现具有负压缩特性的材料或结构的种类和数量均较为有限,且研究内容主要集中于负压缩性材料设计和二维负压缩性结构方面。针对三维负压缩性结构的相关研究目前尚不充分,尽管维度增加会导致分析复杂度显著提升,但相关研究已经表明三维结构能产生更大的负压缩特性并具有更丰富的多负特性表现。因此,开展三维负压缩性结构的创新设计与负压缩特性研究,对于丰富三维负压缩性结构的构型表现、提高结构的负压缩性,并进一步推动负压缩性设计理论的快速发展具有重要的科学意义。针对上述三维负压缩性结构研究中存在的问题,本文提出一种模拟自然界晶体结构的方式来构造具有负压缩特性的三维结构,并通过在杆件两端设置柔性铰链得到相应的铰接型仿晶结构,使其满足理想铰接模型的设定从而达到完全仿晶设计的目的。主要研究内容包括:（1）以典型二维酒架结构为研究对象,通过在杆件两端添加直梁型和直圆型柔性铰链构造出两种铰接型酒架仿晶结构。首先推导出这两种铰接结构力学特性的表达式,然后通过有限元仿真和单轴压缩实验对其进行验证,最后选择直梁型铰接酒架结构作为后续仿晶设计的基础,并对其进行参数化讨论,得出模型各个几何参数对其力学特性的影响。结果表明二维铰接型酒架结构的变形机理符合理想铰接模型的设定并且具有更大的负线压缩特性。同时铰链厚度是铰链设计中最敏感的参数,角度参数是影响结构负压缩特性最重要的参数。（2）以三维四方八面体结构为研究对象,将铰接型仿晶结构扩展到三维负压缩性结构领域,通过在杆件两端添加柔性铰链构造出铰接型四方八面体仿晶结构。首先推导得出三维结构在理想铰接模型和柔性铰接形式下力学特性的表达式,然后通过有限元仿真和单轴压缩实验对其进行验证,最后对三维铰接型结构的力学特性进行参数化讨论。结果表明三维铰接型四方八面体结构同样符合理想铰接模型的设定,并且能同时具有负线压缩特性、负面压缩特性和负泊松特性等多种力学超材料特性。（3）以铰接型四方八面体结构为基础,通过在水平和竖直两个方向上增加杆件构造出四种新的具有负压缩特性的三维仿晶模型。采取与四方八面体相同的分析过程,首先给出这四种三维结构的力学特性表达式并采用有限元仿真和单轴压缩实验进行验证,随后采用理论模型和有限元模型来分析几何参数对各个模型力学特性的影响,最后结合四方八面体结构讨论杆件变化对模型负压缩特性的影响。结果表明这四种模型同样都具有负线压缩特性、负面压缩特性和负泊松特性,并且在任意方向上增加杆件都会增加该方向的各向异性,从而增加该方向的负压缩特性并削弱其他方向的负压缩特性。（4）以铰接型四方八面体结构为基础,通过改变其晶系类型构造出三种新的具有负压缩性的三维仿晶模型。采取与四方八面体相同的分析过程,首先给出这三种结构的力学特性表达式并采用有限元仿真和单轴压缩实验进行验证,随后采用理论模型和有限元模型来分析几何参数对各个模型力学特性的影响,最后结合四方八面体结构讨论晶系变化对模型负压缩特性的影响。结果表明这三种模型同样都具有负线压缩特性、负面压缩特性和负泊松特性,并且采用对称性更弱的晶系和更疏松的排布方式都能够增加模型的负压缩特性。（5）以现有金红石晶体和Kelvin晶格为基础,通过添加柔性铰链构造出两种晶体结构相对应的三维仿晶模型。采取与四方八面体相同的分析过程,给出这两种仿晶结构的力学特性表达式并采用有限元仿真和单轴压缩实验进行验证,随后采用理论模型和有限元模型来分析几何参数对模型力学特性的影响,最后采用理论模型来分析几何参数对模型负压缩特性的影响。结果表明这两种仿晶模型都具有负线压缩特性和负面压缩特性,此外金红石仿晶模型具有负泊松特性,Kelvin仿晶模型具有最大的负线压缩特性。在对现有晶体结构进行仿晶设计时,参数通用化和改型设计都能极大地丰富模型的构型表现,并能增加负压缩性结构的数量和提高结构的负压缩性。